仿真實驗在中學物理教學中的優勢

鶴壁市青少年校外活動中心　焦磊

仿真實驗在中學物理教學中的優勢

鶴壁市青少年校外活動中心焦磊

摘要：在中學物理實驗教學中應用仿真實驗,能夠重現實驗過程,強化實驗方法,使宏觀、微觀實驗現象可視化,彌補傳統實驗的不足；仿真實驗技術與多種技術融合,加大課堂的互動效果,激發學生學習興趣,促進自主學習能力,給傳統的物理實驗教學增添了新的色彩,提高了實驗教學效率。

關鍵詞：仿真實驗；物理教學；優勢

中圖分類號：G4

文獻標識碼：A

文章編號：1671-864X（2015）03-0092-01

中學物理是一門實驗科學，物理知識是在實驗的基礎上得出的，但是，傳統的實驗教學模式中有著明顯的不足。隨著計算機技術的發展，人機交互、網絡教學等現代教學資源漸漸應用到教育活動中，仿真實驗在教學中的應用符合現代教育技術信息化教育模式的發展方向。現在每所學校、每個班級都配備了多媒體設備，將仿真實驗引入物理教學，不僅克服了傳統實驗所存在的局限性，同時促進了中學物理實驗教學的改革和發展，培養了學生的創新能力，提高了教育教學質量。

一、利用仿真實驗使抽象知識形象化、具體化,增強了學好物理自信心

物理學作為一門以觀察和實驗為基礎的學科，在學習物理的過程中，學生由于無法理解一些抽象的理論，而對物理產生一種畏懼的心理，從而阻礙了他們學習物理的情趣。如果我們通過仿真實驗的顯示和模擬功能，將宏觀、微觀實驗現象可視化、宏觀物體間相互作用、物質微觀結構以及宏觀微觀物體的運動規律等抽象現象直觀地模擬出來。如：日食、月食的形成，電流的產生，力的相互作用，勻速直線運動，原子的核式結構等，仿真實驗直觀的展示，并解釋其中的物理現象和規律，激發學生的興趣，提高學習的效率。

二、利用仿真實驗輔助教學,增大課堂的信息量

在之前教學的中，教師經常花較多時間板書，尤其上電學課時寫例題、畫圖例，而利用仿真實驗中的顯示文本的功能，這可使本應花十幾分鐘完成的內容在幾秒內呈現學生眼前，從而大大提高了課堂效率。與此同時，也培養了學生處理大量信息的能力。

例如做《凸透鏡成像規律》實驗時，由于學生層次參差不齊，他們只能通過實驗探究出凸透鏡能成放大像及縮小像、所成的像是倒立的還是正立的，不能總結出成像的規律及實像與虛像的區別。此時可以利用仿真實驗演示凸透鏡成像，課件中演示出凸透鏡的幾個關鍵點（F與2F點），當用鼠標拖動“物體”（蠟燭）移動時，所成的像跟著移動變化，所成的像的大小、倒立情況、像距與物距的關系在電腦上一目了然。如圖

學生通過自己所做的實驗結果與仿真實驗演示的效果結合起來能很快總結出成像規律，加深了印象，鞏固了知識點，效果非常明顯，可以豐富學生對物理情境的感性認識，深化對于科學規律的理解。

三、仿真實驗加強了課堂的互動效果,激發學生的興趣,提高學習的效率

使用仿真實驗重現實驗過程和方法時，學生分成小組，小組成員進行互助模擬實練，也可以上講臺操演，將實驗過程、結果、問題等演示清晰、分析到位，學生如身臨其境，印象深刻，互動效果好。如《電路故障分析》一課，根據中考考點和實驗的重點、難點，以及學生的疑點、易錯點設計不同電路故障，讓學生動手操作，觀察現象，對電路故障有規律地做總結分析，避免了教師單純講實驗的枯燥乏味，使復習課變得生動活潑。

四、仿真實驗促進學生自主學習,培養了自主探索的精神

仿真實驗學生能自行操作，對操作的成功和失敗都能自動生成現象提示，整個實驗過程快捷方便、省時省力，如在復習《測小燈泡的功率》實驗時，讓學生自主點選器材、組裝實物、連接電路，也可以讓學生上講臺屏幕接線，顯示學生常見的錯誤操作、如何接線修改實物圖等。用鼠標拖拽移動滑動變阻器滑片，電流表、電壓表的指針隨即發生相應的變化，顯示電流表、電壓表變化的讀數格，記錄每次測量對應的電壓、電流值，求出功率。這樣的自主實驗有利于激發學生學習興趣，拓寬了學生自主探索學習的空間。如學生自主學習教材實驗，或是實驗課對教師的講授不完全理解，不會操作、不敢操作，此時可調出仿真實驗做實驗向導。

五、仿真實驗有效彌補了傳統實驗中存在的不足,有力推動了教育教學

仿真實驗作為一種學習軟件，我們嘗試將有難度的實驗（如：滑輪組的效率）在顯示器上預習，之后再動手操作實驗，這樣大大提高了學習效率。在傳統的實驗室里，有些復雜的實驗受條件的影響無法將實驗過程重現，這樣很容易忽略重要的細節，而仿真實驗的重現能力，讓一個實驗多次重現，直至學生掌握該實驗為止。仿真實驗室還能實現一些傳統實驗室無法實現的功能，中學物理的光學實驗部分，仿真實驗不但能夠實時顯示測量結果，而且還能提供多種實驗方法和設計平臺，培養了學生的設計思考能力和比較判斷能力，可以達到操作實驗難以實現的效果。

六、仿真實驗無時空局限性,讓每個學生都參與到實驗中

在以往的傳統分組實驗中，不可避免有學生濫竽充數。教師在課堂上既要維持教學秩序，又要實時監控學生實驗進度和答疑，這不但增加了教師的工作強度，而且影響到實驗教學的效果。仿真實驗作為一種教學軟件，易于攜帶和傳播，學生可根據自己的時間安排實驗的學習。

在以往的物理實驗中通常花費時間較長，教師一般是把實驗教學和理論教學分開，而實驗的現象和結論總是貫穿在整個物理教學中，不利于學生及時應用實驗在物理學習中。將仿真實驗帶進課堂后，實現了實驗教學輔助理論知識的學習，使理論知識得到加深和鞏固。這樣把中學物理的理論知識和實驗教學有機結合起來，提高物理理論知識學習效率和實驗觀察能力。

仿真實驗和傳統實驗在教學中各有優勢，教師應充分利用兩者的優勢來服務于教學。要求學生掌握實驗現象的演示實驗，采用仿真實驗并沒有不妥。如光學實驗部分可以達到實驗教學的目的。探究性實驗、研究性實驗，應該采用真實的實驗，有利于培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。實驗現象復雜的探究性實驗，可先進行傳統實驗室，然后利用仿真實驗的可控性來觀察實驗的細節。物理實驗加試、實驗復習中可根據具體的情況，仿真實驗和傳統實驗的有效結合和交替，可以優化中學物理實驗教學，改革傳統的教學方法，提高教學效率。

參考文獻：

[1]林筑英《多媒體教學應用原理與開發技術》電子工業出版社

[2]李友興《計算機輔助教學與中學物理教學》中國電化教育